Безтрансформаторні вихідні каскади, homeelectronics
Всім доброго часу доби! У минулому пості я розповів про деякі характеристики вхідних транзисторних підсилювачів включених по схемі із загальним емітером і з загальним колектором. Нижче я розповім про вихідних і предоконечних каскадах посилення на транзисторах.
Перш за все, вихідні каскади призначені для створення необхідної потужності в навантаженні підсилювача. Взагалі ж не всякий підсилювач є підсилювачем потужності. Що б підсилювач вважався таким необхідно, щоб вихідна потужність підсиленого сигналу була порівнянна з потужністю, яку підводять від джерела живлення. Підсилювачі потужність в більшості випадків працюють в режимі класу посилення B або AB, але зустрічаються також і вихідні підсилювачі працюють в класі А (особливо в малопотужної переносний апаратурі). Також вихідні каскади посилення можуть бути трансформаторними або безтрансформаторним. в залежності від того, як вони взаємодіють з навантаженням.
Предоконечного каскаду служать в першу чергу для збудження вихідних каскадів, так як в більшості випадків посилення вихідних каскадів не вистачає. Також як і вихідні каскади предоконечних можуть бути трансформаторні і бестрансформаторие (резисторні і резисторно-ємнісні), а також однотактний (клас посилення А) і двотактні (клас посилення У і АВ).
безтрансформаторні каскади
Почнемо мабуть з найбільш поширених в даний час вихідних і предоконечних каскадів - бестрансформаторних. які в даний час найбільш поширені. Дані типи каскадів називають також каскадами з резисторной або резисторно-ємнісний навантаженням, тому що навантаження пов'язана з транзистором через деякий опір або через додатковий конденсатор, який прибирає постійну складову сигналу. Як уже згадувалося вище безтрансформаторні каскади працюють в однотактному або двотактному режимі.
Однотактний вихідний каскад
Типова схема однотактного бестрансформаторного каскаду.
Даний тип каскаду посилення характеризується наступними показниками: вихідна потужність, електричний ККД, частотна характеристика.
Електричний ККД підсилювального каскаду в режимі посилення класу А практично не перевищує 0,25 - 0,475 і зростає зі збільшенням напруги живлення.
Основні недоліки однатактного бестрансформаторного каскаду є низький ККД і погане використання транзистора по потужності в зв'язку з чим дані типи каскадів застосовуються в малопотужних підсилювачах до декількох милливатт або в якості предоконечних для збудження двотактних кінцевих каскадів.
Двотактний вихідний каскад
Двотактні схеми вихідних каскадів працюють в режимі посилення класу В і АВ. Як згадувалося в попередньому пості в класі посилення У і АВ транзистори підсилюють тільки одну півхвилю сигналу, так ось, щоб було посилено повний сигнал необхідно використовувати як мінімум два транзистора. кожен з яких посилює свою півхвилю. Для того щоб відбувалося посилення обох напівхвиль двотактні підсилювальні каскади виконують на транзисторах різної структури (p-n-p і n-p-n), але параметри яких якщо не однакові, то досить близькі за значенням і відрізняються лише на кілька відсотків. Такі транзистори називаються комплементарними.
Типові схеми двотактного підсилювача: зліва - схема з додатковою симетрією і праворуч - схема зі зворотним зв'язком.
Серед двотактних бестрансформаторних підсилювачів найбільшого поширення набула схема з додатковою симетрією. В якій в якості вихідного каскаду використовуються комплементарні транзистори з ОК (VT2 і VT3) і предоконечний однотактний каскад (транзистор VT1). Резистор R1 є колекторної навантаженням VT1, а R2 використовується для завдання струму зміщення (нагадаю, що при роботі в класі АВ необхідно задати невеликий початкова напруга зсуву для уникнення спотворень). Конденсатор СР призначений для зв'язку вихідного каскаду з навантаженням і поділу постійної і змінної складової сигналу. Підбором опорів резисторів R1 і R2 встановлюють напругу симетрії в точці з'єднання транзисторів VT2, VT3 і конденсатора НГ.
Позначимо параметри, які характеризують двотактний безтрансформаторний каскад.
Вихідна потужність двотактних бестрансформаторних каскадів обмежена насамперед напругою живлення (Е0) підсилювального каскаду і опором навантаження (RH). Зниження вихідної потужності відбувається, перш за все, через параметрів транзисторів вихідного каскаду, перш за все це опір насичення транзистора в режимі великого сигналу (ΔЕ0) і опір в ланцюзі емітера в разі використання складових транзисторів. Приблизне значення вихідної потужності і деяких інших параметрів можна розрахувати за такими формулами:
- максимальне значення вихідної потужності:
- максимальний струм, що протікає через колектори транзисторів:
Електричний ККД даного типу вихідного каскаду в максимальному випадку в класі посилення У становить 0,785, проте в режимі АВ, за рахунок завдання початкового струму спокою і за рахунок падіння напруги на насиченні (ΔЕ0) вихідних транзисторів, він має дещо меншу величину і зростає зі збільшенням напруги харчування (Е0).
Поліпшення параметрів вихідного двотактного каскаду
У всіх транзисторних каскадах взагалі і в двотактному каскаді зокрема виникають нелінійні спотворення, які залежать від багатьох факторів, а зокрема від таких як нелінійність характеристик транзисторів і неповної симетрією плечей каскаду. Щоб зменшити величину нелінійних спотворень необхідно більш ретельно підбирати транзистори за величиною коефіцієнта посилення, а також параметри самого каскаду: режими роботи і застосування негативного зворотного зв'язку.
Вихідний каскад працює в класі посилення B має значно більші нелінійні спотворення, ніж каскад працює в класі AB. Тому абсолютна більшість вихідних каскадів працюють в класі AB. Для встановлення такого режиму роботи необхідно створити деяку напругу зміщення на базах транзисторів VT1 і VT2, яке залежить від величини опору резистора R2. При цьому зменшується величина параметрів Pвих.max і ККД каскаду, тому величина струму колектора транзисторів VT1 і VT2 не повинна перевищувати 0,1 iC max.
Для зменшення залежності параметрів вихідного каскаду від зміни температури досить часто замість резистора R2 включають діоди або терморезистори. У цьому випадку струм спокою вихідних транзисторів встановлюється експериментально: в разі, коли необхідно збільшити струм спокою послідовно з діодом включають резистор. а в разі, коли необхідно зменшити струм спокою резистор ставлять послідовно з діодом.
Теорія це добре, але теорія без практики - це просто струс повітря. Перейшовши за посиланням все це можна зробити своїми руками